dxdt.blog: занимательный интернет-журнал

Ракетное вооружение истребители используют очень давно. О применении в Первую Мировую ракет против воздухоплавательной техники я писал ранее.

Повсеместное внедрение ракет в качестве основного вооружения истребителя задержалось на долгие годы только потому, что требовалось разработать управляемые, а лучше – ещё и самонаводящиеся ракеты. Дело в том, что неуправляемые ракетные снаряды особой эффективностью, в качестве вооружения истребителя (“воздух-воздух”), не отличались.

(Европейская ракета с воздушно-реактивным двигателем “Метеор”.)

Между прочим, именно отсутствие серийного “истребительного” управляемого ракетного оружия у Германии во Вторую Мировую сыграло одну из ключевых ролей в том, что немецкие реактивные истребители (Ме 262) оказались бесполезны в качестве сил ПВО.

Надо сказать, что самонаводящиеся ракеты “воздух-воздух” в течение довольно длительного периода своего развития (первое, второе, третье поколение) вообще не демонстрировали особого “интеллекта”. Например, ракеты с ИК-сенсорами наводились по элементарному “алгоритму” “погони”, то есть довольно тупо преследовали яркое тепловое пятно сопла вражеского истребителя при стрельбе вдогон.

Такое положение вещей с “ракетным интеллектом” в первую очередь определялось возможностями бортового оборудования: использовалась аналоговая радиоэлектроника, не отличавшаяся алгоритмической гибкостью. В редукцию “ракетного интеллекта” вносило немалую лепту и требовавшееся в расчётах и мат. моделировании сохранение понимания алгоритмов наведения и принципов работы аналоговой “начинки” ракеты (ведь и на стороне конструкторских работ мощные компьютеры стали доступны далеко не сразу). Ракеты сильно поумнели только тогда, когда цифровая вычислительная техника прочно укоренилась по обе стороны от сборочной линии: и на борту ракеты, и на столах разработчиков. И продолжают умнеть.

Какие ракеты нас ждут в ближайшем будущем? Прежде всего – более маневренные и более “интеллектуальные” (в рост “интеллектуальности”, кстати, внесёт свой вклад и широкое использование комбинированных, по принципу действия, сенсоров: например, известный тандем ИК-видео+РЛС). “Интеллекта” добавит то, что современная микроэлектронная элементная база наконец-то позволяет разместить на борту несколько очень мощных вычислителей, с огромной памятью (и для данных, и для команд). Маневренность возрастёт благодаря новым двигателям и большим возможностям по управлению полётом ракеты (тут опять “виновата” микроэлектроника).

Маневренные перспективные ракеты (ждать предсерийных образцов осталось год-два, что-то уже появилось) будут делать несколько заходов на цель, самостоятельно (или с помощью истребителя) обнаруживая эту цель снова, если она вдруг “потерялась”. Истребитель сможет перенацеливать ракету, уже находящуюся в полёте (уже кое-где реализовано), – весьма важный аспект при обстреле несколькими ракетами группы целей на большой дальности. Понятно, конечно, что ракеты смогут атаковать цель, расположенную практически в любой конфигурации относительно истребителя (обязательно будет “закрыто” 360^o по азимуту).

(Израильская ракета Python 5)

Изменятся алгоритмы наведения: суперсовременная ракета сможет наводиться по сложной траектории, заранее рассчитывая не только все возможные “точки встречи”, но и планируя собственный расход энергии. Тут нужно отметить, что очень помогут новые двигатели, в том числе и воздушно-реактивные. Они не только увеличат время полёта при наличии тяги двигателя (а это очень важный параметр для ракеты), но и позволят головке наведения управлять этой тягой в зависимости от тактической обстановки. Например, можно уменьшить тягу с целью снижения скорости полёта на определённом отрезке траектории. (Да, вовсе не обязательно ракете “воздух-воздух” лететь с максимальной скоростью: иногда торопиться уже некуда.)

Появятся ракеты сверхбольшой дальности (сильно больше ста километров). При этом у всех ракет “воздух-воздух” расширится диапазон дальностей, на которых их можно применять. Есть тенденция движения от строгого деления на ракеты “ближнего боя” и “дальнего боя” к универсальности.

В общем, подождём пару лет – будет много нового.

В очередном испытании, как сообщает штатовское агентство по ПРО, проверяли комплекс THAAD. Мишень, имитировавшую боеголовку баллистической ракеты, запускали с транспортника C-17, летевшего над Тихим океаном.

Пишут, что противоракета THAAD успешно поразила мишень и что это пятое успешное испытание комплекса THAAD из шести попыток. Правда, одну из попыток (сентябрь 2006-го) называют незавершённой, так как в тот раз мишень отказала сама собой, не дожидаясь поражения перехватчиком. Другие детали вчерашнего испытания, впрочем, какие-то скудные.

На фото ниже – наземные испытания твёрдотопливного ускорителя для европейской ракеты-носителя Ariane 5:

(Фото: ESA / CNES / AOV-CSG)

Пишут, что ускоритель продемонстрировал тягу в 600 тонн, ну и вообще – работает.

Штаты вчера провели очередное успешное испытание системы ПРО. Морская Aegis перехватила мишень с помощью ракеты SM-2 Block IV. При этом, как пишут, мишень имитировала завершающий этап полёта боеголовки баллистической ракеты. То есть, речь идёт о проверке “расширеной” функциональности системы ПРО на базе Aegis, для “последнего эшелона”.

Для перехвата использовали две ракеты, а запускали их, понятно, с того же корабля (USS Lake Erie), который весной атаковал штатовский спутник. Мишень поразили на высоте около 20 километров. В случае с боеголовкой баллистической ракеты, это какие-то последние секунды полёта.

(На иллюстрации – другая ракета.)

В Штатах серьёзно опасаются китайской противокорабельной крылатой ракеты Sizzler.

Это, понятно, на самом деле заслуженная российская-советская ракета, которая стартует на дозвуковой скорости, но на подлёте к цели (скажем, на дистанции десять-пятнадцать километров) дозвуковые ступени сбрасывает и выходит на большую сверхзвуковую скорость (около M=2.8). При этом “атакующая ступень” летит на малой высоте и сохраняет способность интенсивно маневрировать, превращаясь в трудную цель для корабельной ПВО.

В общем, как пишут, основная проблема штатовского флота в том, что они ещё не успели построить мишень, соответствующую ракете Sizzler. А пока не построят такую мишень, то и Тайвань оборонять будет опасно.

Кстати, в самом начале апреля, в Штатах испытали сразу две системы: одна ракетного нападения, другая – противоракетной обороны.

Во-первых, с базы Vandenberg успешно запустили МБР Minuteman III с некоторыми новыми системами на борту боеголовки. Понятно, что о том, какие это были системы – не сообщается. (Официально пишут о неких “устройствах безопасности”.) Боеголовка успешно прибыла в назначенный участок на полигоне.

Во-вторых, используя упомянутую МБР в качестве цели, испытали системы наблюдения, входящие в ПРО. Так, за стартом МБР наблюдали спутники, которые будут включены в систему ПРО, и новый радар раннего предупреждения на базе ВВС Beale.

В маневренности истребителя самое важное – это доступная максимальная перегрузка, желательно ещё и действующая максимальное время. Потому что чем больше перегрузка, тем значительнее и быстрее истребитель может изменить собственный вектор скорости и, соответственно, положение в пространстве.

Как маневрирование связано с атакующими ракетами противника?

Если не вести речь о маневренном бое истребителей и изложить упрощённо, то вот как. Предположим, что головка самонаведения ракеты уже захватила истребитель-цель и теперь наводит ракету. Понятно, что, в общем случае, головка ракеты может “просматривать” только какой-то сектор “прямо по курсу”: скажем, некий конус, ограниченный по углу раскрыва параметрами работы систем головки наведения.

В рамках этого конуса ракета “ведёт” свою цель, маневрируя “на сближение”. Можно сказать, что если самолёт сумел убежать из “прицельного конуса”, то ракета его потеряла и больше не видит. В случае очень простой ракеты преследование цели на этом благополучно (для цели) завершается.

Если истребитель сумеет совершить интенсивный маневр с большой перегрузкой (например, разворот), то у него есть шанс успеть “выбежать” из поля зрения ракеты. Почему нужна большая перегрузка? Потому что ракета также будет маневрировать, с тем расчётом, чтобы цель не упустить. Выиграет тот, кто окажется “резче” и сумеет изменить свои координаты в пространстве (и вектор скорости) на максимальную величину за минимальное время.

(Рисунок: Edward L. Cooper)

В принципе, у самолёта тут есть некоторое преимущество, так как ракета, “компенсируя маневр самолёта”, часто вынуждена маневрировать со значительно большей, чем у самолёта, перегрузкой по чисто геометрическим причинам. Более того, в некоторых случаях обладающий достаточной тяговооружённостью истребитель, вовремя развернувшись, может просто убежать от ракеты, потому что у последней сильно ограничено время полёта.

Ракета “наблюдает” самолёт в некотором кусочке пространства. Вообще говоря, положение самолёта внутри этого кусочка не так важно: самолёт-цель может лететь боком, хвостом вперёд, делать забавные кульбиты, но до тех пор, пока он остаётся в поле зрения ракеты, она способна его “достать”. Конечно, на практике тут есть много оговорок и тонкостей (они, например, касаются разных дополнительных защитных средств, типа ловушек и помехопостановщиков), но общий принцип именно такой: истребитель должен убегать максимально быстро, а не крутить кульбиты “на месте”.

Так вот. Хорошие современные ракеты “воздух-воздух” мало того что быстро летают, но и готовы поражать цели, маневрирующие с очень большими перегрузками, находящимися за пределами возможностей истребителя. Ведь ограничения по перегрузкам для самих ракет существенно шире, чем для самолёта. Причина в том, что на борту самолёта есть люди, а люди в принципе не могут выдержать сколь-нибудь значительных (по меркам техники) перегрузок в течение заметных промежутков времени.

С суперсовременными (и перспективными) ракетами “воздух-воздух” – ещё хитрее: они умеют делать несколько заходов на цель, если вдруг промахнулись, и, соответственно, умеют найти цель заново, если вдруг она потерялась. (А ещё полёт ракеты может координироваться запустившим её истребителем, который спокойно, так сказать, со стороны, наблюдает цель.)

В общем, мораль: “противоракетное” маневрирование – это вовсе не “кульбиты”, и чем более развиты системы наведения ракет и сами ракеты, тем меньше пользы от маневренности истребителя.

В Швеции успешно испытали новую европейскую ракету воздух-воздух Meteor (генеральный разработчик: Saab Bofors Dynamics). Главная особенность новой ракеты в том, что она использует воздушно-реактивный двигатель (твёрдотопливный двигатель от Bayern-Chemie).

Заявленная скорость полёта – M~4. Это, в общем-то, не суперскорость для современной ракеты воздух-воздух. Хитрость Meteor в другом: обещают дальность действия свыше 100 км, благодаря новому двигателю; при этом, даже при запуске с максимальных дистанций ракета будет сохранять тягу двигателя на завершающем участке полёта.

Последнее очень важно, так как позволит увеличить вероятность поражения даже активно маневрирующих “далёких” целей. Это как раз к вопросу о, якобы, нужной сверхманевренности истребителя и “противоракетных маневрах”: понятно, что пытаться маневрировать против ракеты, летящей со скоростью около 1200 м/с и сохраняющей тяговооружённость – смысла нет.

В рамках испытаний, как пишут, Meteor стартовала с Saab Gripen и успешно поразила мишень, используя собственную систему наведения (там бортовая РЛС) и команды с истребителя.

(Фото: MBDA)

Нашумевший штатовский спутник, как известно, сбили ракетой SM-3. О “процедуре сбивания” и трудностях охоты за спутником я более подробно писал раньше, в заметке про систему Aegis. Сегодня небольшое дополнение, про ракету.

Вообще, закинуть какое-то устройство, даже и не очень тяжёлое, на высоту в пару сотен километров – задача очень непростая. В случае с доставкой за атмосферу перехватчика скоростных целей задача усложняется тем, что этот перехватчик нужно ещё и разогнать до большой скорости – несколько километров в секунду. Чтобы эту сложную задачу решить SM-3 использует три ступени.

Первая и вторая ступени – обеспечивают разгон и вывод третей ступени и установленного на ней перехватчика за атмосферу. Третья ступень работает за атмосферой с уже “раскрывшимся” перехватчиком: дело в том, что выход за атмосферу позволяет сбросить носовой обтекатель, тем самым открыв сенсоры перехватчика. (Всё это время ракета наводится на цель по командам с поверхности.) Схема ракеты:

Через какое-то небольшое время третья ступень отрабатывает и отделяется от перехватчика, который к этому моменту уже должен, так сказать, определиться с целью. Дальше перехватчик выходит точно на цель, используя собственные двигатели.

Потом они сталкиваются. Практически без звука, кстати.

(Ракету SM-3 делает Raytheon. Использованы фото и картинка от MDA.)

Небольшое продолжение про штатовский падающий спутник и шоу, в котором его будут сбивать на подлёте.

Для атаки спутника обещают использовать противоракету SM-3 и систему Aegis (кстати, Aegis – это “Эгида” по-русски; “Эгида” – так в древнегреческой мифологии назывался волшебный щит Зевса). Aegis – это распределённая система, то есть информацию о цели собирают несколько РЛС. Эти РЛС установлены на кораблях, на специальной плавучей платформе; в принципе, могут использоваться и наземные РЛС. Основная хитрость в работе РЛС в том, что нужно точно отслеживать быстролетящую малозаметную цель, которая к тому же находится очень далеко (многие сотни километров) за атмосферой (а разные слои атмосферы по-разному влияют на распространение радиоволн).

За спиной Aegis несколько успешных стрельб по заатмосферным мишеням. Было и несколько неуспешных испытаний.

Как происходит перехват? В общем-то, несмотря на секретность штатовской системы, можно описать в общих чертах.

После того как система “управления перехватом” Aegis захватит цель и вычислит предварительные параметры её, цели, полёта, из пусковой установки на том или ином корабле, участвующем в операции, стартует ракета SM-3 (это мощная многоступенчатая ракета, несущая, собственно, перехватчик). SM-3 начинает разгон по траектории, рассчитанной компьютерами комплекса. Эта траектория, видимо, зависит от параметров цели и условий перехвата.

Наведение SM-3 на цель происходит по данным с поверхности. То есть, РЛС Aegis сопровождают и цель, и ракету, компьютеры в реальном времени уточняют ситуацию и передают целеуказание на борт ракеты, которая корректирует свой полёт. Наведение силами только самой ракеты при нынешнем уровне развития технологий тут вряд ли достижимо. При этом ракета, отрабатывая ступени, разгоняется всё быстрее.

В заключительной стадии, когда разогнанный ракетой перехватчик находится довольно близко к цели, активируются его системы наведения. Ещё раз уточнив у системы управления предполагаемое положение цели, перехватчик “открывает” свои сенсоры (по крайней мере, у него есть инфракрасные сенсоры) и пытается эту цель увидеть. Если цель перехватчиком обнаружена, то он уже своими силами наводится точно на неё. Как писали разработчики, возможен даже выбор перехватчиком нужной “точки поражения” на самой цели. То есть, грубо говоря, перехватчик попадает в самое уязвимое место. (В случае со спутником таким местом можно объявить тот элемент конструкции, который нужно гарантированно уничтожить.)

Заключительная стадия перехвата занимает какие-то секунды. Сближение перехватчика и цели происходит со скоростью в несколько километров в секунду. Оценка в случае с намеченным спутниковым шоу – около 9 километров в секунду. Кстати, в отличие от традиционных зенитных ракет, перехватчик должен именно попасть в цель, а не взорвать заряд шрапнели в её окрестности.

На фото – испытания комплекса ПРО THAAD от Lockheed Martin:

Мобильный комплекс THAAD (Terminal High Altitude Area Defense) предназначен для заатмосферного перехвата боеголовок баллистических ракет (это кроме перехвата в атмосфере).